提高穿管电缆故障定位精度示例汇总.docx

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提高穿管电缆故障定位精度示例汇总

提高穿管电缆故障定位精度

一、小组概况：

小组名称

配电班QC小组

成立日期

2005.01

发布人

卞瑞涛

所在部门

张店供电部

课题类型

攻关型

组长

王新孚

注册号

ZQ2005-028

登记日期

2005.01

成员人数

9人

TQC教育学习情况

48小时

活动次数

18

活动时间

2005.01-

2005.09

小

组

成

员

姓名

性别

年龄

文化程度

职务及职称

小组职务

组内分工

王新孚

男

35

大专

经理

组　长

组织领导

郭东升

男

37

大专

副经理

组　员

技术指导

李庆民

男

38

大专

主任

组　员

技术顾问

李国成

男

28

大专

副班长

副组长

方案设计

韩永

男

35

大专

班长

副组长

组织协调

孙波

男

32

大专

资料员

组　员

活动实施

卞瑞涛

男

32

大专

班员

组　员

组织落实

刘鹏

男

27

大专

班员

组　员

活动实施

李小龙

男

29

大专

班员

组　员

活动实施

制表：

李国成制表日期：

2005.1

专业知识与术语

声测法：

是用高压直流试验设备向电容充电（充电电压高于击穿电压）。

再通过球间隙向故障线芯放电，利用故障点放电时产生的机械振动听测故障点的具体位置。

穿管电缆：

是在电缆的敷设过程中在电缆外层用大于电缆直径的直管进行保护，其主要材质有PVC管、钢管等。

本课题限于PVC管的范围。

首先我们看一下电缆故障查找流程图：

发现故障

用时：

0.5小时

巡线

用时：

0.5小时

判断故障线段

用时：

0.5小时

故障测距

用时：

1小时

故障定点

挖掘

根据现场环境

否

确定故障点

用时：

0.5小时

是

用时：

2小时

制作中间头

恢复供电

用时：

1小时

制图：

韩勇日期：

2005年1月

通过流程图可以看出，如果电缆故障定位误差过大将延长故障线路的停电时间

公司要求

二、选题理由：

2005年公司供电可靠性指标要求城区99.995%

理由Ⅰ

公司对社会承诺“市区电网故障5小时恢复供电”

随着经济的发展，用户对供电质量的要求越来越高，而由于电缆故障定位精度低，延长了故障线路的停电时间。

用户需要

理由Ⅱ

现状

理由Ⅲ

穿管电缆故障定位误差平均在4米以上，同时穿管故障探测时间长也影响了班组的正常工作。

提高穿管电缆定位精度

确定课题

三、现状调查：

现状调查一：

我们分别对2002年、2003年、2004年中发生的76次电缆故障定位误差按照敷设方式分类进行了统计。

2002年10kv穿管电缆

故障统计表

序号

故障线路

故障定位误差（m）

1

城建线

3

2

市开线

6

3

学院线

4

4

九级线

5

5

淄学线

3

6

政开线

6

7

文化线

3

8

华光线

2.5

9

北工线

6.5

10

东配线

2

11

东城线

5.5

12

人东线

6

13

开元II线

5.5

14

柳泉线

4

15

三厂线

1

16

健康线

4

17

兴学线

5

18

文化线

3

19

建安线

4

20

区委线

5.5

21

冶金I线

5

22

理工线

6

23

石化线

5.5

平均误差

±4.39m/次

2003年10kv穿管电缆

故障统计表

序号

故障线路

故障定位误差（m）

1

城建线

3

2

市开线

5.5

3

学院线

8

4

九级线

6.5

5

淄学线

5

6

政开线

3

7

文化线

5.5

8

华光线

5

9

北工线

4

10

东配线

2

11

东城线

6.5

12

人东线

4

13

开元II线

5

14

柳泉线

6

15

三厂线

2

平均误差

±4.73m/次

2004年10kv穿管电缆

故障统计表

序

号

故障线路

故障定位误差（m）

1

湖田线

4

2

东干线

3

3

昌盛线

4

4

罗井线

6

5

北工线

2

6

马农线

5.5

7

卫固线

6

8

中埠线

5

9

农机线

4

10

祥和线

3

11

白家线

3

12

大徐线

6

13

天华线

5.5

14

南配线

6

15

市府II线

6

16

市东线

2

17

凤凰线

3

18

人大线

6.5

19

健康线

3

平均误差

±4.39m/次

2003年10kv直埋电缆故障统计表

序号

故障线路

故障定位误差（m）

1

昌国线

1.3

2

南配线

1.4

3

食品线

1.5

4

西干线

1.8

5

石化线

0.9

平均误差

±1.38m/次

2002年10kv直埋电缆故障统计表

序号

故障线路

故障定位误差（m）

1

开元II线

2

2

淄学线

2.5

3

理工线

2

4

华光线

1.5

5

张房线

2

平均误差

±2m/次

2004年10kv直埋电缆故障统计表

序号

故障线路

故障定位误差（m）

1

煤井I线

0.9

2

冶金II线

0.8

3

泗河线

0.7

4

新华线

1.1

5

卫固线

0.8

6

南路线

1.2

7

棉纺线

0.8

8

调度线

1

9

城西线

0.9

平均误差

±0.91m/次

统计：

韩勇制表：

李小龙日期：

2005年1月

现状调查二：

我们对上述数据进行了统计，绘制下表：

2002年-2004年穿管电缆故障误差统计表

年份

2002年

2003年

2004年

平均误差

（m/次）

±4.39

±4.73

±4.39

2002年-2004年穿管敷设电缆故障平均误差±4.5m/次

制表：

卞瑞涛日期：

2005年1月

2002年-2004年直埋电缆故障误差统计表

年份

2002年

2003年

2004年

平均误差

（m/次）

±2

±1.38

±0.91

2002年-2004年直埋敷设电缆故障平均误差±1.43（m/次）

制表：

李小龙日期：

2005年1月

根据统计表，我们绘制了柱状图：

制图：

韩勇日期：

2005年1月

结论：

穿管敷设电缆故障查找平均误差±4.5m/次，直埋敷设电缆故障查找平均误差±1.43m/次。

现状调查三：

我们对2002年-2004年间发生的57次穿管电缆故障定位误差的原因进行了深入分析：

见下表：

时间

因素

2002年

2003年

2004年

次数

定点设备测量误差

18

12

15

45

测距误差

2

1

1

4

现场环境

2

0

1

3

操作失误

1

1

0

2

其他

0

1

2

3

合计

23

15

19

57

制表：

李国成日期：

2005年2月

根据统计表我们绘制了频次表，如下表：

序号

因素

频数

累计频数

频率％

累计频率％

1

定点设备测量误差

45

45

78.9%

78.9%

2

测距误差

4

49

7%

85.9%

3

现场环境

3

52

5%

91.2%

4

操作失误

2

54

4%

94.7%

5

其他

3

57

5%

100%

制表：

李国成日期：

2005年2月

100

制图：

李国成日期：

2005年2月

结论：

造成穿管电缆定位精度低的主要原因是定点设备测量误差大

四、活动目标及可行性分析：

1、活动目标：

我们的目标是解决定点设备测量误差大的问题，将穿管电缆故障定位误差由±4.5米/次降低到±1.5米/次

5

制图：

李国成日期：

2005年2月

2、可行性分析：

分析一：

小组使用的故障测试仪1999年购进的，经过多年使用能够熟练对仪器进行操作。

分析二：

通过统计直埋敷设的电缆定位精度可以达到±1.43米/次。

分析三：

通过现状调查得出在2002年三厂线故障定位误差可以做到1米以内，鉴于电缆故障测试具有巧合性，所以我们将目标值定为±1.5米/次。

技术水平参差不齐

五、原因分析：

减少故障定位误差

制图：

卞瑞涛日期：

2005年3月

六、要因确认：

要因确认一：

人员判断失误

经调查，小组成员能够熟练掌握试验设备的使用，2002年至2004年发生的76次穿管电缆故障中因判断失误而延误送电的情况仅有1例。

非要因

2005年，车间分两次组织全班人员到电缆故障测试仪生产厂家学习电缆测试技术，学习合格后进行了考试。

考试成绩全部合格。

考试成绩见下表：

要因确认二：

仪器使用不当

非要因

2005年度电缆故障测试培训班考试成绩表

序号

姓名

成绩

序号

姓名

成绩

1

李庆民

93

7

李小龙

94

2

郭东升

95

8

卞瑞涛

93

3

李波

90

9

谭启旺

92

4

刘亚林

92

10

韩勇

90

5

刘鹏

89

11

王世明

91

6

李国成

90

12

孙波

89

制表：

卞瑞涛日期：

2005年3月

非要因

班组各种基础资料健全，配电线路台帐、电缆台帐一直随时更新，可以为电缆故障测试提供准确的技术资料。

要因确认三：

没有电缆台帐

要因确认四：

定点仪持续使用时间短

经过测试，现有的定点仪在不开背光的情况下，可持续使用时间为1个小时，如果夜间测试，持续使用时间为35分钟。

不能满足电缆测试的需要。

要因

要因确认五：

定点设备存在盲区

定点仪测试直埋电缆示意图

图中红色圈为故障点，故障点放电声波呈放射状，可以被地面的仪器接收。

结论：

可以准确定位

电缆

定点仪测试穿管电缆示意图

图中红色圈为故障点，蓝色线条为声波折射信号，由于电缆护管的的存在声波呈不规则折线传播，声音信号无法接受。

结论：

不能准确定位

电缆

要因

现有的电缆定位设备对于直埋电缆效果较好，但对于穿管电缆无法精准定位。

要因

要因确认七：

外部接线复杂

非要因

小组经过统计发现，没有因外部接线复杂而造成延误故障查找。

要因确认八：

恶劣天气影响

天气因素具有突发性和不可控的特点。

非要因

要因确认九：

噪音干扰

非要因

由于配电线路的电缆多敷设在城区道路附近，所以外界噪音较大，给电缆的定点造成一定困难。

但由于电缆故障点放电声音具有较强的穿透力，如果测试人员采用头戴式耳机分辨，是可以准确定位的。

要因确认十：

相邻各种管线

城区地下各种管线错综复杂，给故障电缆的挖掘工作带来很大困难，但是此因素不是小组成员能够解决的。

非要因

通过要因确认我们可以得出，造成故障定位误差的主要原因有以下几点：

1、定点仪持续使用时间短

3、定点方法单一

2、定点设备存在盲区

七：

制定对策：

（一）、对策的评价选定

为了制定出最经济、最有效的对策，小组成员召开了头脑风暴会议，针对每条要因都提出了多种对策，并对每种都进行了评价选择，如下：

序号

要因

对策方案

评价内容

评价得分

是否采用

难易度0.1

经济性0.2

需用时间0.2

预计效果0.5

1

定点仪持续使用时间短

1、更换定点仪

⊙

△

○

⊙

3.8

×

2、更换电池

○

⊙

○

⊙

4.4

√

2

定点设备存在盲区

1、更换进口设备

○

△

○

⊙

3.6

×

2、改进定点设备

⊙

○

○

⊙

4.2

√

3

定点方法单一

1、购置新型设备

○

△

○

○

2.6

×

2、探索一种新方法

○

⊙

○

⊙

4.4

√

⊙（5分）○（3分）△（1分）

制表：

李国成日期：

2005年3月4日

（二）、制定对策表

对策选定后，小组成员又运用各自的技术、知识和经验，经过反复讨论制定了对策表如下：

对策表

序号

要因

对策

目标

措施

实施人

完成日期

1

定点仪持续使用时间短

更换电池

持续使用3小时

1、查看电池容量

2、更换新电池

王新孚

李庆民

李国成

韩永

孙波

2005/6/30

2

定点设备存在盲区

改进定点设备

定点时间缩短到3小时

研制一种基于磁场变化定点的新型设备。

郭东升

刘鹏

李小龙

2005/6/30

3

定点方法单一

探索新方法

定点误差±1.5米以内

发明一种新的定点方法

郭东升

韩永

卞瑞涛

2005/6/30

制表：

韩勇制表时间：

2005.3.20

八：

对策实施：

对策实施一：

定点仪持续使用时间短

现有的T-504型定点仪购置于1999年，由于长时间使用内部电池老化，造成持续使用时间短，小组成员核对了电池型号后与厂家进行了联系，重新购买了新电池并进行了更换，经过实地测试，更换电池后的定点仪持续使用时间达到三小时，可以满足测试的需要。

新更换的电池组

对策实施二：

定点设备存在盲区

通过要因确认可以看出对于穿管电缆的故障声测法已经不能满足故障电缆定位的需要，在小组成员的测试过程中，发现声音信号无法穿透PVC护管，但磁场信号是可以传到地面上的，由于原有定点设备只能对磁场信号进行初步判断，无法对磁场信号精准分析。

我们采用示波器对故障点附近的磁场信号进行放大，如下图：

故障点前的波形

故障点后的波形

通过示波器我们发现，故障点前后磁场的极性是相反的，如果用一种磁场信号探测装置，对故障电缆沿线进行磁场信号极性及信号幅值进行测量，通过检测磁场信号极性和幅值的变化，就可以确定故障点的方向和具体位置。

这种方法我们称为“同步磁场定向定位法”。

依据这种方法，小组成员与厂家联合研究制作了一种新型的以磁场变化为主要判断依据的定点设备DLD-201。

2005年8月该设备研制成功并申请了国家专利，下面是一次查找故障点实例：

2005年9月22日，马尚变10Kv华光线电缆故障，该电缆为穿管电缆全长350米，故障测距为140米，采用老式定点设备，现场无法定点，采用同步磁场测量装置进行定点，在电缆始端施加一个高压脉冲信号，用DLD-210测量装置沿电缆路径查找，在142米处，有一明显的方向变化，如图所示，开挖后发现故障点在142.8米处。

故障定点一次成功，查找故障用时2小时，定位误差0.8米。

故障定位示意图

活动后：

通过新设备的应用，故障查找时间缩短到2小时。

对策实施三：

定点方法单一

当出现电缆故障时，故障点放电，放电声沿电缆护管传播，定点仪在地面是无法监听的，但是电缆在敷设过程中每隔50-80米预留一个观察井，在观察井内的电缆护管出口处是可以听到放电声的，小组成员利用这一点，研究了一套计算公式：

L

△t1/△t2=L1/L2

L=L1+L2

说明：

图中红色点为故障点。

△t为声波从1#井穿到2#井的时间

L为1#井到2#井的总长

△t1为故障点放电声传到1#井口的时间。

△t2为故障点放电声传到2#井口的时间。

L1为故障点距1#井口的距离。

L2为故障点距2#井口的距离

我们只要求出L1或L2的值就可以知道故障点距井口的距离。

公式中L、△t1、△t2都可以通过测量得知，所以通过这个方法可以准确的查出故障点的具体位置。

下面请看一个故障实例：

2005年9月8日，马尚变电站10Kv世瑞线电缆故障，该电缆为穿管电缆全长643米，故障测距结果为141米，现场查找，在130米和180米处，有两个电缆井，打开进入后，能够听到电缆放电，将定点仪放置电缆上，如图所示，在130米处井，测试到的声音波形距离零点7*0.2毫秒，在180处井测试，声音波形距离零点17*0.2毫秒，实际测量两井之间的距离为47米，按照7：

17=x:

（47-x），计算得出x=13.7米。

在143.7米处开挖，发现故障点在143.2米处，故障定位误差0.5米。

活动后：

通过采用新方法，故障定位精度可以控制在1.5米以内。

九：

效果对比及效益分析：

（一）、检查效果：

我们对2005年7-9月间发生的10kv穿管电缆故障定位误差进行了统计，见下表：

2005年7-9月10kv穿管电缆故障统计表

序号

故障线路

电缆全长（m）

故障定位距离（m）

实际故障点距离（m）

故障点误差（m）

1

华光线

350

142

142.8

0.8

2

理工线

765

342

343.2

1.2

3

世瑞线

643

143.7

143.2

0.5

4

张房线

860

266

265

1

5

文化线

536

211

211.6

0.6

平均误差

±0.82米/次

统计：

李小龙制表：

韩勇日期：

2005.9　

通过对策实施提高了穿管电缆故障定位精度，故障定位误差由原±4.5米/次缩短为±0.82米/次，实现了预期目标。

（二）、效益分析

1、经济效益：

2005年7-9月共发生10kv电缆故障5起，平均每起故障缩短停电时间4小时，按每条线路平均负荷4800kw计算，得出以下结果：

序号

经济效益分析

1

同时期减少损失电量

5起故障×4800kw×4小时=96000KWh

2

每千瓦时电量电价收入按0.52元计算，避免因停电造成的经济损失为

96000KWh×0.52元/KWh=49920元

3

本次活动的费用为：

4000元（材料费）+1000元（人工费）=5000元

4

同时期减少经济损失合计

49920元–5000元=44920元

核算

李国成

复核

郭东升

审批

王新孚

时间

2005-10

2、无形效益分析

（1）提高了供电可靠性，增强了网络供电能力，保证了用户的正常用电，有利于我供电公司在社会中树立良好的企业形象。

（2）本课题具有推广价值，已经在淄博供电公司推广应用。

并通过电缆故障测试仪的生产厂家在全国进行推广，取得了较好的反响。

（3）小组与厂家研制的“同步磁场定向定位法”申请了国家专利，专利号：

CN200510042455.0

3、巩固期：

我们对2005年10月至12月的电缆故障情况进行统计，见下表：

2005年10-12月10kv穿管电缆故障统计表

序号

故障线路

电缆全长（m）

故障定位距离（m）

实际故障点距离（m）

故障点误差（m）

1

区政线

840

445

445.5

0.5

2

开元II线

1260

243

242.1

0.9

3

东配线

1420

874

875.2

1.2

4

商业线

960

434

434.6

0.6

5

市开线

855

320

320.5

0.5

6

中房线

1145

1005

1004

1

平均误差

±0.94米/次

统计：

李小龙制表：

韩勇日期：

2005.12　

2005年10月至12月共发生10kv电缆故障6次，平均定位误差±0.94米/次。

通过巩固期的验证发现我们的成果非常稳定。

十、巩固措施：

通过QC活动的开展，攻克了穿管电缆故障点定位这一技术难题，为今后电缆故障的查找打下了良好的基础。

活动中小组制定了《电缆巡视制度》、《电缆运行测温制度》，建立健全了《电缆中间头记录》、《电缆台帐》等技术资料，为今后的电缆专业化管理打下了良好的基础。

序号

制度

编号

颁发部门

1

电缆巡视制度

QB0245-2005

淄博供电公司

2

电缆运行测温制度

QB0248-2005

淄博供电公司

十一、总结体会：

通过本次QC小组成员的密切协作，共同努力，实现了预定的目标，切实提高了穿管电缆的定位精度，而且使全体成员增长了QC活动的知识，加强了质量管理意识，同时还提高了企业的社会信誉和经济效益。

随着城区电缆化率的提高，110KV、220KV电缆的投入使用，高压电缆的在线检测显得尤为重要，下一步我们打算将《高压电缆的在线检测技术》作为新的课题。